, Szakdolgozat, Diplomaterv téma kiírások 2016/17 őszi félév Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Áramlástan Tanszék Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 2016. szeptember 1. Kedves Hallgatók, az alábbi lista tartalmazza az Áramlástan, az Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék, az Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika és a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszékek által kiírt Önálló Feladat (és Projekt A/B) tárgy feladatkiírásait, egyben a HDR Tsz. diplomaterv feladatait. A feladat választásánál vegyék figyelembe, hogy: A gépész BSc Folyamattechnika szakirányának BMEGEVGAG06 kódú kurzusát a négy tanszék közösen írta ki, így az ezt a kurzust felvett hallgatók a listában szereplő összes kiírás közül válogathatnak. A gépész BSc Folyamattechnika szakirányának BMEGEVGAG08 kódú tárgyát az Áramlástan és a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszékek közösen írták ki, így az ezt a kurzust felvett hallgatók ezen két tanszék témái közül válasszanak! A gépész MSc Áramlástechnika szakirányának BMEGEVGMKF1 kódú tárgyát a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék írta ki, így az ezt a kurzust felvett hallgatók a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék témái közül válasszanak! A feladatokra a megjelölt konzulensnél kell jelentkezni a regisztrációs héten, de legkésőbb a szorgalmi időszak első hetének végéig (azaz 2016. szeptember 9-ig). FIGYELEM! A BMEGEVGAG06 tárgy esetében négy külön kurzust írtunk ki, kérjük a Neptunon mindenki az általa választott feladatot kiírt tanszék kurzusát vegye fel. A tárgy teljesítésének 1
feltétele a félév végén 10 perces prezentáció tartása a féléves munkáról. A beszámolókat a pótlási héten, vagy a vizsgaidőszak elején fogjuk tartani. A Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék feladatai között találhatók BSc szakdolgozat és MSc diplomaterv szintű feladatok is, ezt a feladat végén jeleztük. 2
Tartalomjegyzék Áramlástan Tanszék 6 Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 7 Belsõégésû motor 0-dimenziós modellezése........................... 7 Konténer fékpadi rendszer felújítása.............................. 7 Elõkamrás Diesel motor fõmunkafolyamatának modellezése................. 7 Belsõégésû motorok kompresszió-viszony növelésének lehetõségei vízbefecskendezés alkalmazásával.......................................... 7 Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék 9 Hõcserélõ felületi hõveszteségének vizsgálata.......................... 9 Cukoroldó tartály hõtechnikai vizsgálata............................ 9 Animáció készítése molekuláris diffúzió szemléltetésére.................... 9 Automata váltós kerékpár tervezése............................... 9 Mérési hibaszámítás elvégzése tanszéki mérõállomásokon................... 10 Mérések elvégzése fluidizációs szárítón különbözõ típusú szemcsés anyagokkal....... 10 Matematikai modell validálása fluidizációs szárítón Matlab programmal.......... 10 Szemcsés anyagok szorpciós izotermájának meghatározása.................. 10 Szemcsés anyagok mûszaki jellemzõinek meghatározása.................... 11 Folyamatos propilén-propán elválasztás, hõszivattyú alkalmazása.............. 11 Folyamatos izobután-n-bután elválasztás, hõszivattyú alkalmazása............. 11 Gyógyszeripari oldószerregenerálás szakaszos rektifikálással................. 11 Gyógynövény szellõztetõ rendszer tervezése.......................... 12 Dobszárító keverési teljesítményszükségletének meghatározása................ 12 Nyitott medence párolgási sebességének meghatározása................... 12 Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 14 3
Visszafordító csõidom alakoptimalizálása metamodell segítségével.............. 14 Egycsatornás örvényszivattyú csigaházának numerikus áramlástani vizsgálata....... 14 Egyenes csõben és csõidomban áramló nemnewtoni közeg áramlástani vizsgálata..... 14 Szívkoszorúér hálózatban folyó véráramlás 1D numerikus áramlástani modellezése.... 14 Autóipari alkatrész fröccsöntési szimulációja.......................... 15 Vérnyomásmérő laboreszköz tesztelése............................. 15 Szélturbina FSI szimulációja................................... 15 Élhang globális stabilitásvizsgálata............................... 15 Spektrál módszer alkalmazása az áramlástanban....................... 16 Szennyvíz szivattyú CFD vizsgálata.............................. 16 Véráramlás modellezése mozgó érhálózatban.......................... 16 Akusztikusan gerjesztett gõz/gáz buborék dinamikus viselkedésének vizsgálata...... 17 Hasáb körüli áramlás numerikus vizsgálata.......................... 17 Szemcsés anyagok szegregációjának laboratóriumi vizsgálata................. 18 Nyílt felszínű Venturi-mérő (Parshall flume) készítése és kalibrálása............. 18 Gerjesztett áramlások numerikus vizsgálata.......................... 18 Nyomáshatároló szelep zárótestére ható erõ vizsgálata (CFD)................ 19 Harmonikus mozgást végzõ test ellenállás-tényezõjének meghatározása........... 19 Periodikusan mozgó, áramlásba helyezett test ellenállás tényezőjének mérése........ 19 UV fény visszaverődésének kísérleti vizsgálata......................... 20 Fektetett tompa test mögötti áramlás numerikus vizsgálata................. 20 Áramlásmódosító sztenttel kezelt mesterséges aneurizma numerikus vizsgálata....... 20 Nyomáshatároló szelep és elvezetõ csõvezetékrendszer egymásra hatásának vizsgálata... 20 A "Staci" program új verziójának tesztelése, példafeladatok készítése............ 21 Department of Hydrodynamic Systems 22 Hydraulic Analysis of a Water Distribution System..................... 22 4
Hydraulic Analysis of a Water Distribution System..................... 22 Static stability analysis of pressure relief valves........................ 22 Measurement of fluid force on bodies moving periodically in counterflow.......... 22 5
Áramlástan Tanszék Az Áramlástan tanszék témakiírásai megtalálhatóak honlapjukon. 6
Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Belsõégésû motor 0-dimenziós modellezése Kapcsolattartó konzulens: Bereczky Ákos (bereczky@energia.bme.hu), további konzulens(ek): lukacs@energia.bme.hu Belsõégésû motor 0-dimenziós modellezése AVL Boost rendszerben Szükséges elõismeretek: AVL Boost SW BSc hallgató részére Diplomaterv BSc, Konténer fékpadi rendszer felújítása Kapcsolattartó konzulens: Lukács Kristóf (Lukacs@energia.bme.hu), további konzulens(ek): rokonal@energia.bme.hu A DCs laborban található belsõégésû motor fékpad fejlesztés egy részeinek tervezése és részvétel a kivitelezésben Szükséges elõismeretek: Labview célszerû és tervezõ software 1-2 BSc hallgató részére Diplomaterv BSc, Elõkamrás Diesel motor fõmunkafolyamatának modellezése Kapcsolattartó konzulens: Lukács Kristóf (lukacs@energia.bme.hu) Végezzen irodalomkutatást az elõkamrás Diesel motorok területén Építse fel a CFD modellét egy elõkamrás Diesel motornak Végezzen számításokat égési folyamatáról Az eredmények alapján tegyen javaslatokat az égéstér geometria optimalizálására Értékleje az eredményeket, tegyen javaslatokat továbbfejlesztésre Szükséges elõismeretek: CFD SW (AVL Fire) MSc Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc Belsõégésû motorok kompresszió-viszony növelésének lehetõségei vízbefecskendezés alkalmazásával Kapcsolattartó konzulens: Sersli Ádám Bereczky Ákos (bereczky@energia.bme.hu), további konzulens(ek): Végezzen irodalomkutatást a vízbefecskendezésrõl és a vízbefecskendezõ rendszerek alkalmazásáról, Tervezze meg a szívócsõ vízbefecskendezõ rendszert, Dolgozza ki a mérõrendszer a szívócsõ vízbe- 7
fecskendezõ rendszerrel ellátott belsõégésû motor vizsgálatára, Tervezze meg a mérési sorozatokat és építse meg a mérõrendszert, Értékleje az eredményeket, tegyen javaslatot a tovább fejlesztésre Szükséges elõismeretek: PIC 24, Arduino UNO programozás 2 BSc és/vagy MSc hallgató részére Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, 8
Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék Hõcserélõ felületi hõveszteségének vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Bothné Dr. Fehér Kinga (feher@mail.bme.hu) Csõköteges hõcserélõ felületi hõveszteségének változása különbözõ fûtõközeg hõmérsékletek, különféle szigetelõ anyagok és szigetelés vastagság esetén 1 BSc hallgató részére Cukoroldó tartály hõtechnikai vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: dr. Örvös Mária (orvos@mail.bme.hu) 1. Készítsen összeállítást a keverõs készülékek fûtési lehetõségeirõl! 2.Vizsgálja meg egy gõzfûtésû keverõs cukoroldó tartálynál a fûtõgõz nyomás, a fordulatszám, a közeg hõmérséklet, a hõveszteség felmelegítési idõre gyakorolt hatását! 3.Vizsgálja meg a fûtõgõz-kondenz hasznosítási lehetõségeit! 4. Tegyen javaslatot az elõmelegítõ hõcserélõ méretére és a technológiára! 1 BSc hallgató részére Animáció készítése molekuláris diffúzió szemléltetésére Kapcsolattartó konzulens: Dr. Molnár Orsolya (omolnar@mail.bme.hu) A molekuláris diffúzió típusainak és leíró egyenleteinek ismertetése, mûveleti alkalmazási példák bemutatása. Két komponensû gázelegyek esetén számítógépes animáció készítése az ekvimoláris szembediffúzió és unimoláris diffúzió szemléltetésére. Szükséges elõismeretek: valamilyen animációs program ismerete 1 BSc folyamattechnika hallgató Automata váltós kerékpár tervezése Kapcsolattartó konzulens: Szabó Viktor (szabo1viktor1@gmail.com) Ismerje meg egy átlagos kerékpár mûködési elvét! Irodalomkutatás alapján gyûjtse össze a piacon megtalálható kerékpár váltókat! Állítson össze egy kerékpár automata váltójának követelményjegyzékét! Készítsen konstrukciós megoldásokat! Végezze el a szükséges számításokat és készítse el egy kerékpár automata váltójának konstrukciós rajzát! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! 2 BSc 9
Mérési hibaszámítás elvégzése tanszéki mérõállomásokon Kapcsolattartó konzulens: Dr. Viktor Poós Tibor (poos@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Szabó Ismerje meg egy tetszõleges tanszéki mérõállomáson folytatott mérések menetét, gyûjtse össze a mérések során felhasznált mérõeszközöket! Rendszerezze a mérés során felmerülõ mérési hibákat, illetve azok nagyságát! Készítse el a mérési hibaszámítás menetét, a mérendõ mennyiségek relatív hibájának meghatározási lehetõségét! Végezze el a hibaszámítást mérési eredmények felhasználásával! 2 BSc Mérések elvégzése fluidizációs szárítón különbözõ típusú szemcsés anyagokkal Kapcsolattartó konzulens: Dr. Viktor Poós Tibor (poos@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Szabó Ismerje meg a tanszéki fluidizációs szárító mérõállomást! Ismerje meg a mérõállomáson folytatott mérések menetét! Végezzen el méréseket a fluidizációs szárítón! 2 BSc Matematikai modell validálása fluidizációs szárítón Matlab programmal Kapcsolattartó konzulens: Dr. Viktor Poós Tibor (poos@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Szabó Ismerje meg a tanszéki fluidizációs szárító mérõállomást! Ismerje meg a mérõállomáson folytatott mérések menetét! Végezze el a matematikai modell validálását fluidizációs szárítás mérési eredmények felhasználásával Matlab programmal Elemezze a modell alkalmazhatóságát és tegyen javaslatot a továbbfejlesztésre. 2 BSc Szemcsés anyagok szorpciós izotermájának meghatározása Kapcsolattartó konzulens: Dr. Viktor Poós Tibor (poos@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Szabó Irodalomkutatás alapján gyûjtsön adatokat szemcsés anyagok szorpciós izotermájára Javasoljon számítási, illetve mérési módszert különbözõ típusú szemcsés anyagok szorpciós izotermájának meghatározására (min. 3 féle) Vizsgálja meg a szakirodalomban található szorpciós izoterma-egyenletek érvényességét különöbözõ típusú mezõgazdasági anyagokra (min. 3 féle) Mérési adatok felhasználásával adja meg a választott szemestermékek szorpciós izotermáját 10
2 BSc Szemcsés anyagok mûszaki jellemzõinek meghatározása Kapcsolattartó konzulens: Dr. Viktor Poós Tibor (poos@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Szabó Irodalomkutatás alapján gyûjtsön adatokat ömlesztett áruk porozítására, szemcsesûrûségére, áramlási alakellenállására! Javasoljon számítási, illetve mérési módszert a mûszaki jellemzõk meghatározására! Végezzen méréseket különbözõ nedvességtartalmak mellett, különbözõ anyagokra. Minimum öt nedvességtartalom mellett, minimum három féle mezõgazdasági anyagot vizsgáljon! Vizsgálja meg milyen hatással van a nedvességtartalom változása a mûszaki paraméterekre! 2 BSc Folyamatos propilén-propán elválasztás, hõszivattyú alkalmazása Kapcsolattartó konzulens: Láng Péter (lang@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Hégely László 5,5 t/h tömegáramú, 61 mola projekt lépései: a. A gõz-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b. A szimulátor használatának elsajátítása c. Határozza meg az oszlop elméleti tányérszámát, a reflux arányt, valamint a kondenzátor és a visszaforraló hõszükségletét! d. Javasoljon belsõ szerkezetet, adja meg a torony fõ méreteit (magasság, átmérõ). e. Javasoljon megoldást a fejgõz mechanikus kompressziójával történõ hõintegrációra. 2 BSc hallgató Folyamatos izobután-n-bután elválasztás, hõszivattyú alkalmazása Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hégely László Láng Péter (lang@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. 10.4 m3/h 41 tömega projekt lépései: a. A gõz-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b. A szimulátor használatának elsajátítása c. Határozza meg az oszlop elméleti tányérszámát, a reflux arányt, valamint a kondenzátor és a visszaforraló hõszükségletét! d. Javasoljon belsõ szerkezetet, adja meg a torony fõ méreteit (magasság, átmérõ). e. Javasoljon megoldást a fejgõz mechanikus kompressziójával történõ hõintegrációra. 2 BSc hallgató Gyógyszeripari oldószerregenerálás szakaszos rektifikálással Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hégely László Láng Péter (lang@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. 11
Egy gyógyszergyárban évi 800 t 40 tömega hallgató feladata szétválasztási technológia (fõbb készülékméretek és paraméterek) javasolása. Rendelkezésére áll a CHEMCAD professzionális szimulátor a feladat megoldásához. A projekt lépései: a. A gõz-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b. A szimulátor használatának elsajátítása c. A desztillációs folyamat szimulációja különbözõ mûveleti paraméterek mellett. d. Az eredmények értékelése e. Beszámoló (max. 12 oldal) készítése 1 BSc hallgató Gyógynövény szellõztetõ rendszer tervezése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Poós Tibor (poos@mail.bme.hu) Készítsen irodalmi összeállítást szálas és bogyós gyógynövény levegõztetési és szárítási technológiákról! Javasoljon kialakítást egy adott cégnek levegõztetõ technológiára. Készítse el a berendezés, technológia összeállítási rajzát! Szükséges elõismeretek: Inventor, de megtanítom, illetve elhagyható Tetszõleges, annak megfelelõen módosítjuk a feladatot Dobszárító keverési teljesítményszükségletének meghatározása Kapcsolattartó konzulens: Dr. Poós Tibor (poos@mail.bme.hu) Tanszékünk laboratóriumában, rugalmas idõbeosztás mellett, október elejéig mérések elvégzése, mely során a tanszéki keverõs dobszárító keverési teljesítményének meghatározására kerül sor. Idõközben szakirodalom felkutatása a keverési teljesítményszükséglet meghatározására. Csoportosan és egyénileg is végezhetõ (annak megfelelõen határozzuk meg a mérések számát), félév elsõ felében befejezhetõ. Szükséges elõismeretek: szorgalom, önállóság Tetszõleges, annak megfelelõen változtatjuk a mérések számát Nyitott medence párolgási sebességének meghatározása Kapcsolattartó konzulens: Dr. Poós Tibor (poos@mail.bme.hu) Tanszékünk laboratóriumában, rugalmas idõbeosztás mellett, október elejéig mérések elvégzése, mely során a tanszéki párolgás vizsgáló mérõállomáson a párolgási sebesség meghatározására kerül sor. Mérések végeztével azok kiértékelése. Csoportosan és egyénileg is végezhetõ (annak megfelelõen határozzuk meg a mérések számát), félév elsõ felében befejezhetõ. Szükséges elõismeretek: önállóság, szorgalom Tetszõleges, annak megfelelõ számú mérést végeznek 12
13
Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék Válogatott feladatok sztenttel kezelt koponyaűri aneurizmák kezelésével kapcsolatban Kapcsolattartó konzulens: Dr.Paál György (gypaal@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Csippa Benjámin Koponyaűri aneurizmák az agyi artériákon kialakuló kóros értágulatok. A feladat során egy aneurizmazsákba ültetett különleges áramlásmódosító eszköz hatását vizsgáljuk két problémán keresztül. Az első az eszköz túlméretezéséből fakadó, az aneurizmazsák falára ható nyomás közelítő számítása. A második az eszközre ható ciklikus igénybevétel (szívciklus napi kb. 90000 ciklus) hatása, illetve az ebből adódó maradó alakváltozás becslése. Túlhevített vízgőz hirtelen kondenzációja nyomáscsökkenés következtében Kapcsolattartó konzulens: Dr.Paál György (gypaal@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Erdődi István Erőművi kazánokban nagy hőmérsékletű és nyomású vízgőz található. Üzemzavar esetén a biztonsági szelep kinyit és a vízgőz nyomása hirtelen lecsökken, minek következtében cseppek kondenzálódnak. E nagy sebességű vízcseppek alaposan megrongálják az útjukba kerülő fémszerkezeteket. A feladat ennek a jelenségek az egyszerűsített modelljén végzett CFD számítások. Az egyszerűsített modell egy Venturi-cső-szerű szűkítés. A számításokat mind stacionárius, mind instacionárius esetben kell elvégezni. Megtalálandók a roncsolásnak leginkább kitett felületrészek. Szakdolgozat BSc Kontrasztanyag keveredésének vizsgálata koponyaűri aneurizmákban Kapcsolattartó konzulens: Dr.Paál György (gypaal@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Csippa Benjámin Koponyaűri aneurizmák az agyi artériákon kialakuló kóros értágulatok. Ezeket befecskendezett kontrasztanyag segítségével teszik láthatóvá a CT felvételeken. A feladat a kontrasztanyag és a vér keveredésének vizsgálata különböző paraméterek függvényében (pl. a kontrasztanyag anyagi tulajdonságai, a befecskendezés és a véráramlás sebességaránya, a befecskendezés helye, stb.). Szakdolgozat BSc Budapesti ivóvízelosztó alapzóna érzékenységvizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Haraszti Péter (pharaszti@hds.bme.hu) A Fővárosi Vízművek adatai alapján felépített, egyszerűsített alaphálózat modelljén végzendő érzékenységvizsgálat, mely során a nyomások és térfogatáramok érzékenységét vizsgáljuk az egyes csőátmérők változására. A vizsgálathoz Monte Carlo megközelítést alkalmaznánk, ennek az eljárásnak a korlátait is vizsgálni szükséges. A kapott eredmények műszaki szemléletű kiértékelése és más eljárások során kapott eredményekkel való összevetés a cél. 14
Szükséges előismeretek: MatLab 1 BSc/MSc hallgató Visszafordító csõidom alakoptimalizálása metamodell segítségével Kapcsolattartó konzulens: Hajgató Gergely (ghajgato@hds.bme.hu) U" alakú csõidom áramlási ellenállásának minimalizálása genetikus algoritmussal (g.a.), mely g.a. a célfüggvényt numerikus szimulációból és/vagy metamodellbõl kapja meg. Szükséges elõismeretek: OpenFOAM, gmsh, Python Balogh Ákos MSc hallgató részére Diplomaterv MSc Egycsatornás örvényszivattyú csigaházának numerikus áramlástani vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Hajgató Gergely (ghajgato@hds.bme.hu) A hallgató a numerikus áramlástan eszközeivel keresi a választ arra, hogy a hagyományos, stacioner áramképet feltételezõ csigaház tervezési módszer alkalmas-e egycsatornás járókerekek csigaházainak tervezésére is. Szükséges elõismeretek: ANSYS CFX Potsubay Péter MSc hallgató részére Diplomaterv MSc Egyenes csõben és csõidomban áramló nemnewtoni közeg áramlástani vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Csizmadia Péter (csizmadia@hds.bme.hu) A kapcsolódó szakirodalomi források felmérése és elemzése, ami kiterjed a csövekben, csõidomokban áramló közeg általános megismerésére és a nemnewtoni anyagok reológiai viselkedésének áttekintésére. A feladat megoldásához szükséges a használt numerikus szoftver (Ansys CFX) ismerete. A vizsgált numerikus modellek létrehozása után elõszámítások elvégzése, hálótanulmány, turbulenciamodellek vizsgálata, ezek alapján a véglegesnek tekintett modell elkészítése. A feladathoz kapcsolódó laboratóriumi mérések elõkészítése, elvégzése, elsõdleges kiértékelése. Az elvégzett munka dokumentálása. Szükséges elõismeretek: ANSYS CFX Buzai Bálint Diplomaterv MSc 15
Szívkoszorúér hálózatban folyó véráramlás 1D numerikus áramlástani modellezése Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (still@hds.bme.hu)... Smolcz Bence (MSc) részére Diplomaterv MSc Autóipari alkatrész fröccsöntési szimulációja Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (still@hds.bme.hu)... Füssy Kinga Brigitta (BSc) részére Szakdolgozat BSc Vérnyomásmérő laboreszköz tesztelése Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (still@hds.bme.hu) A hemodinamika oktatásának fontos része a különböző vérnyomásmérési technikák megismertetése a hallgatókkal. Ennek keretén belül olyan berendezésre van szükség, amelyen szimultán mérhető a mandzsettanyomás, detektálható a higanyoszlop mozgása és eközben a sztetoszkópon hallható hangok is. A feladat célja az erre alkalmas laborberendezésen próbamérések és azok kiértékelésének elvégzése. Szükséges előismeretek: - Szélturbina FSI szimulációja Kapcsolattartó konzulens: Gráf Mihály (mgraf@hds.bme.hu) Szélturbina lapátozásának kapcsolt mechanikai-áramlástani szimulációja a feladat Virág Ádám részére Szakdolgozat BSc Élhang globális stabilitásvizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Nagy Péter (pnagy@hds.bme.hu) Az élhang az egyik alap áramlástani jelenség, melyben egy szabadsugár ütközik egy éknek, és ez oszcillációhoz vezet. Ennek pontos mechanizmusa a mai napig ismeretlen. Az önálló feladat célja a kritikus Reynolds-szám (ami felett az oszcilláció létrejön) meghatározása. Ez egy nagy pontosságú, nyílt kódú CFD szoftver a Nektar++ használatával történik, mellyel az áramlások 16
modusai meghatározhatók. Szükséges elõismeretek: Általános CFD ismeretek MSc hallgató részére (Modelling szakirányos elõnyben) Spektrál módszer alkalmazása az áramlástanban Kapcsolattartó konzulens: Klapcsik Kálmán (kklapcsik@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Hegedûs Ferenc Valós, áramlástani jelenségek leírására és megértésére gyakran parciális differenciálegyenletet vagy egyenletrendszert kell megoldanunk. Ezeknek az egyenleteknek a legtöbb esetben nem léteik analitikus, egyszerû képletekkel megadható megoldása, ezért valamilyen numerikus módszert kell használnunk. A numerikus megoldásnak a lényege, hogy az ismeretlen megoldást csak bizonyos pontokban (térbeli és idõbeli hálón) határozzuk meg, így a folytonos megoldás függvényét egy pontsorozattal közelítjük. A legtöbb, kereskedelemben kapható és/vagy nyílt forráskódú szoftverek (ANSYS CFX, ANSYS Fluent, OpenFOAM) a térbeli közelítésre valamilyen alacsonyrendû módszert használ, például, három egymás mellett elhelyezkedõ pontra illesztett másodrendû parabolával közelíti a folytonos megoldást. Az alacsony rend használata miatt a térbeli felosztásnak nagyon finomnak kell lennie, hogy a numerikus hibát megfelelõen alacsony szinten tartsuk. Ezért ez a megközelítés nagyon erõforrás igényes. Ez a probléma a magasabb rendû közelítést használó megoldókkal, mint például spektrál módszer kiküszöbölhetõ. Ezek a módszerek a térbeli közelítést sok nagyságrenddel hatékonyabban oldják meg, mint a klasszikus, alacsonyrendû módszerek. Ez teszi lehetõvé, hogy a turbulencia kutatásban gyakorlatilag ez az egyedüliként alkalmazott numerikus eljárás. A feladat során különböző áramlástani problémákon keresztül megismerkedünk ennek a rohamosan tejredő és fejlődő módszernek a lelkivilágával. Ha eleged van a hónapokig tartó hálózásból és az irdatlan mennyiségû checkbox kombinációk kipróbálása után sem lefutó szimulációkból, akkor ez a te önálló feladatod. Szükséges elõismeretek: Matlab 2-3 BSc és/vagy MSc hallgató részére, Szakdolgozat BSc Szennyvíz szivattyú CFD vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Gráf Mihály (mgraf@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Csányi Róbert (Grundfos Magyarország Gyártó Kft.) Grinder szivattyú CFD vizsgálata Kun Csaba, BSc hallgató részére Diplomaterv BSc 17
Véráramlás modellezése mozgó érhálózatban Kapcsolattartó konzulens: Szabó Viktor (vszabo@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Halász Gábor Tanszékünk munkatársai kidolgoztak egy szoftvert, amellyel mozgó érhálózatokban lehet vérnyomást és -sebességet számolni. A hallgatók feladata: 1. a szoftver felhasználói szintû megismerése, 2. egy speciális mozgásforma modellezése analitikus módon vagy mérés segítségével, 3. véráramlás modellezése az adott mozgásforma esetén a szoftver segítségével, 3. a kapott eredmények értékelése szakirodalom felhasználásával. Szükséges elõismeretek: Matlab 2 BSc Akusztikusan gerjesztett gõz/gáz buborék dinamikus viselkedésének vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedûs Ferenc (hegedusf@hds.bme.hu) A legtöbb mérnöki alkalmazásban a kavitáció mint réteg kavitáció vagy mint buborék felhõ jelenik meg, és általában kerülendõ káros jelenség. Az egyetlen buborék vizsgálata során kapott eredmények azonban jól használhatók egyes speciális tudományterületeken, mint például a rohamosan fejlõdõ ultrahangos technológiában. Ilyen például az új polimerek kutatása polimer láncok tördelésével a buborék összeroppanása során keletkezõ lökéshullám segítségével; a keletkezõ, akár több ezer Kelvin fokos hõmérséklet kémiai reakciókat indíthatnak be így egy kicsi kémiai rektornak is használható; vagy akár az orvostudományban a rák kezelésének alternatív módja is lehet. A fent említett alkalmazások adták az ötletet, hogy egy harmonikusan (szinuszosan) gerjesztett buborék vizsgálata során kapott eredmények értékes információval szolgálhatnak. A projekt során a modern nemlineáris dinamika módszereinek alkalmazásával a különbözõ típusú buborék rezgéseit fogjuk meghatározni (periodikus, kaotikus). Cél, a gerjesztés paramétereinek függvényében (amplitúdó, frekvencia) meg kell találni azokat a tartományokat, ahol a rezgés során extrém körülmények keletkeznek, azaz, nagy nyomás, hõmérséklet vagy akár lökéshullám. Továbbá, az orvostudományi alkalmazások során fontos a kiszámítható viselkedés, így a kaotikus tartományok feltérképezésével ezek elkerülhetõek. Habár a buborék geometriája nagyon egyszerû, de a fizikája és dinamikája rendkívül bonyolult! Válaszd a piros pirulát és megmutatom milyen mély a nyúl ürege! Szükséges elõismeretek: Matlab BSc/MSc Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, Hasáb körüli áramlás numerikus vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedûs Ferenc (hegedusf@hds.bme.hu) Klasszikus áramlástani feladat egy hasáb körüli áramlás vizsgálata, a Reynolds szám és Strouhal szám kapcsolatának feltérképezése, a leválási frekvenciák meghatározása. Ismert jelenség az ekkor keletkezõ Kármán-féle örvénysor, amelynek megjelenése / elkerülése nemcsak áramlástani felada- 18
tokban kerülhet elõ, hanem pl. hidak, tornyok tervezésekor is. A félév során a hallgató numerikus módszerrel, ANSYS CFX környezetben vizsgálja a problémakört. Fontos megjegyezni, hogy az egyszerûnek tûnõ geometria tanulás szempontjából nem hátrány, hanem ELÕNY! Ugyanis a bonyolult feladatok során szinte elkerülhetetlen checkbox kombinációk próbálgatása helyett a tranziens áramlások megértésére és egy tisztességes paramétertanulmány elvégzésére tudunk koncentrálni. Szükséges elõismeretek: ANSYS CFX BSc/MSc Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, Szemcsés anyagok szegregációjának laboratóriumi vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Bibó András (abibo@hds.bme.hu) Különbözõ méretû szemcséket tartalmazó elegyek rezgése során gyakran tapasztalható a nagyobb darabok felszínre emelkedése, felúszása. Bár a szétosztályozódás (szegregáció) jelensége régóta ismert, és leírására többféle magyarázat és modell is született, ezek egyike sem szolgáltat minden esetre érvényes eredményt, ráadásul nemcsak a felúszási idõt becsülik rosszul, hanem sokszor az elõrejelzésük is téves: bizonyos körülmények között a szimulációk alapján felúszást várnánk, miközben a valóságban lesüllyedést tapasztalunk. A probléma bonyolultságát mutatja, hogy - mivel a jelenségre analitikus képlet nem ismert - a befolyásoló paraméterek halmaza sem egyértelmûen lehatárolt. Az elvégzendõ feladat a lehetséges paraméterek (szemcseméret, sûrûség, rugalmaság, súrlódási tényezõ, szemcsealak, stb) közül a jelenséget ténylegesen befolyásoló tényezõk kiválasztása, ezt követõen pedig a mért eredmények alapján a függés jellegének meghatározása, az irodalomban ismert formulák ellenõrzése. 1 BSc hallgató részére Diplomaterv BSc Nyílt felszínű Venturi-mérő (Parshall flume) készítése és kalibrálása Kapcsolattartó konzulens: Bibó András (abibo@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Kullmann László A munka célja egy szabad felszínű áramlás térfogatáramának mérésére alkalmas eszköz elkészítése és kalibrálása. További cél az áramlóból rohanó vízmozgásba való átmenet helyének meghatározása numerikus szimulációk peremfeltételeinek felállítása céljából. 1 BSc hallgató részére Diplomaterv BSc Gerjesztett áramlások numerikus vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedûs Ferenc (hegedusf@hds.bme.hu) A félév során két síklap közötti két dimenziós áramlástani problémát fogunk vizsgálni. A geometria nagyon egyszerû, viszont a peremfeltételek idõben harmonikusan változó függvények. Arra vagyunk 19
kíváncsiak, hogy az így kapott gerjesztett áramlástani rendszerben milyen rezonancia jelenségek lépnek fel. A problémát elõször analitikusan, az impedancia módszer segítségével vizsgáljuk. Így a rendszer lineáris sajátfrekvenciáját jó közelítéssel ki lehet számolni. Majd ANSYS CFX szoftver segítségével a teljes áramlástani feladatot (linearizálás nélkül) megoldjuk, amivel feltérképezhetõ, hogy a feladat nemlineáris volta hogyan befolyásolja a rezonancia jelenségét. A fent vázol alapkutatási probléma eredményei alapja lehet olyan ipari alkalmazások hatékonyságának növelésében, mint például a hõátadás vagy kaotikus keveredés. Szükséges elõismeretek: ANSYS CFX BSc/MSc Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, Nyomáshatároló szelep zárótestére ható erõ vizsgálata (CFD) Kapcsolattartó konzulens: Erdõdi István (ierdodi@hds.bme.hu) A direkt rugóterhelésû nyomáshatároló szelepek mûködése szempontjából az egyik legfontosabb jellemzõ az áramlásból eredõen a zárótestre ható erõ a nyitás függvényében. A feladat célja ANSYS CFX segítségével modellezni ennek az erõnek az állandósult állapotbeli alakulását különbözõ zárótest geometriákra egy adott nyomás- és nyitás tartományon. Szükséges elõismeretek: ANSYS felhasználói 1 BSC hallgató részére Diplomaterv BSc Harmonikus mozgást végzõ test ellenállás-tényezõjének meghatározása Kapcsolattartó konzulens: Erdõdi István (ierdodi@hds.bme.hu) Kreka Ramón számára. 1 MSc hallgató Diplomaterv MSc Periodikusan mozgó, áramlásba helyezett test ellenállás tényezőjének mérése Kapcsolattartó konzulens: Fülöp Csaba Gergő (csfulop@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Erdődi István (ierdodi@hds.bme.hu), Hős Csaba (cshos@hds.bme.hu) A munka célja áramlásba helyezett, periodikus (rezgő-) mozgást végző testekre ható áramlástani eredetű erő meghatározása mérés segítségével. A feladat egy, a szeleprezgések feltárásához kapcsolódó kutatás részét képezi. A HDR Tanszék laboratóriumában rendelkezésre álló mérőberendezés segítségével kúpos ill. tányér zárótestekre ható erőt mérjük különböző frekvencia- és amplitúdótartományokban. Mivel Hős Csaba a félévet külföldön tölti, a konzultációk Skype-on ill. emalien történnek. A mérések elvégzésében Fülöp Csaba segít. A feladatot választhatja 2 hallgató is szakdolgozatnak, ez esetben két különböző testet fognak mérni, így a szakdolgozatok - a nyilvánvaló 20
átfedések ellenére - jól elkülönülnek. 1 BSc hallgató Szakdolgzat BSc UV fény visszaverődésének kísérleti vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Fülöp Csaba Gergő (csfulop@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Csippa Benjámin (bcsippa@hds.bme.hu) Uv lámpa intenzitásának mérése különböző anyagú és/vagy érdességű falak esetén. A feladat önálló labormunkát igényel, a mért adatok kiértékelésével zárul. 1 BSc hallgató BSc, Szakdolgozat BSc Fektetett tompa test mögötti áramlás numerikus vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Csippa Benjámin (bcsippa@hds.bme.hu) Vízbe helyezett téglatest körüli áramlás vizsgálata URANS modell használatával. Örvénydetektálási módszerek vizsgálata. 1 BSc hallgató BSc, Szakdolgozat BSc Áramlásmódosító sztenttel kezelt mesterséges aneurizma numerikus vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Csippa Benjámin (bcsippa@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Haraszti Péter (pharaszti@hds.bme.hu), Fülöp Csaba Gergő (csfulop@hds.bme.hu) Vízbe helyezett téglatest körüli áramlás vizsgálata URANS modell használatával. Örvénydetektálási módszerek vizsgálata. 1 BSc hallgató BSc, Szakdolgozat BSc Nyomáshatároló szelep és elvezetõ csõvezetékrendszer egymásra hatásának vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Hõs Csaba (cshos@hds.bme.hu) A biztonságkritikus funkciót ellátó nyomáshatároló szelepek hajlamosak rezgésekbe kezdeni, mely káros mind a szelep, mind a védendõ csõvezetékrendszer szempontjából. A feladat kidolgozása során olyan szelepeket vizsgálunk, melyek alvízoldalára (elvezetõ csõrendszer) jelentõs hosszúságú csõvezeték kapcsolódik és ezen csõvezeték hatását vizsgáljuk. Fontos, hogy a konzulens külföldön tartózkodik, így a konzultáció a korszerû telekommunikáció segítségével (értsd: email, Skype) történik. BSc Diplomaterv esetén a két hallgató hasonló, de egymástól jól elkülöníthetõ feladatot 21
kap. Szükséges előismeretek: Valamilyen programozási nyelv (Matlab, Julia, Python) ismerete. 2 BSc hallgató Diplomaterv BSc, A "Staci" program új verziójának tesztelése, példafeladatok készítése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hõs Csaba (cshos@hds.bme.hu) A hallgatók feladata a "Staci" program újabb verziójának tesztelése, példafeladatok készítése lesz. Diplomaterv választása esetén egy konkrét hálózatot alapul véve fogjuk a hidraulikai- és vízminőség számításokat elvégezni. Fontos: a konzulens külföldön tartózkodik, ezért a konzultációk elektronikusan (email, Skype) történnek. Szükséges elõismeretek: nincs 2 BSc hallgató Diplomaterv BSc, 22
Department of Hydrodynamic Systems Hydraulic Analysis of a Water Distribution System Supervisor: Péter Csizmadia (pcsizmadia@hds.bme.hu) Literature survey. Learning the buildup and the graphical interface of the software staci. Computation the hydraulics of the system and choosing a suitable pump for the given operational point. Modelling the hydraulic situation after changing a pipe because of a leakage. Determination the adequate size of a planned reservoir. Calculation the applicable revolution speed of the pump for a given average water consumption reduction. Summary of the work and drawing the conclusions. 1 BSc student BSc final project Hydraulic Analysis of a Water Distribution System Supervisor: Benjámin Csippa (bcsippa@hds.bme.hu) Literature survey. Learning the build-up and the graphical interface of the software staci. Computation the hydraulics of the system and choosing a suitable pump for the given operational point. Modelling the hydraulic situation after changing a pipe because of a leakage. Determination the adequate size of a planned reservoir. Calculation the applicable revolution speed of the pump for a given average water consumption reduction. Summary of the work and drawing the conclusions. 1 BSc student BSc final project Static stability analysis of pressure relief valves Supervisor: István Erdõdi (ierdodi@hds.bme.hu) The shape of the oscillating body in a direct spring operated pressure relief valve determines the opening and closing behaviour of the whole valve. The goal of this project is to estimate this effect on the lift and the stabilty by means of a simple analytical model based on readily available simulation data. 1 BSc student BSc final project Measurement of fluid force on bodies moving periodically in counterflow Supervisors: Fülöp Csaba Gergő (csfulop@hds.bme.hu), Erdődi István (ierdodi@hds.bme.hu), Hős Csaba (cshos@hds.bme.hu) The aim of the project is to measure the hydraulic force on different bodies moving periodically in counterflow. The task is a subproblem of an ongoing research project on the vibrations of pressure relief valves. With the help of the test rig available at the HDS Laboratory students will measure the force acting on conical and disc shaped bodies in a wide frequency and amplitude range. As 23
Csaba Hős is abroad this year, the consultations will be mostly via Skype and email. The laboratory measurements will be supervised by Csaba Fülöp. 2 students can choose the project as final project or individual project. 1 BSc student BSc final project 24